DISSERTAÇÃO_O sol como eixo estruturante para o ensino de física na perspectiva da alfabetização científica

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O SOL COMO EIXO ESTRUTURANTE PARA O ENSINO DE

FÍSICA NA PERSPECTIVA DA ALFABETIZAÇÃO

CIENTÍFICA

LAVRAS – MG

2019

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O SOL COMO EIXO ESTRUTURANTE PARA O ENSINO DE FÍSICA NA PERSPECTIVA DA ALFABETIZAÇÃO CIENTÍFICA

Dissertação apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Mestrado Profissional em Ensino de Física, para obtenção do título de Mestre.

Profa. Dra. Helena Libardi Orientadora

Prof. Dr. Antonio Marcelo M. Maciel Coorientador

LAVRAS – MG 2019

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Cruz, Ingrid Aparecida da

O sol como eixo estruturante para o ensino de física na perspectiva da alfabetização científica / Ingrid Aparecida da cruz. – Lavras : UFLA, 2019.

113p. : il.

Dissertação (mestrado profissional)–Universidade Federal de Lavras, 2019.

Orientadora: Profa. Dra. Helena Libardi . Bibliografia.

1. Unidade Didática. 2. Sol. 3. Alfabetização Científica. 4. Teoria Histórico-Cultural. 5. Ensino de Física. I. Libardi, Helena. II. Maciel, Antonio Marcelo Martins. III. Título

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O SOL COMO EIXO ESTRUTURANTE PARA O ENSINO DE FÍSICA NA PERSPECTIVA DA ALFABETIZAÇÃO CIENTÍFICA

Dissertação apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Mestrado Profissional em Ensino de Física, para obtenção do título de Mestre.

APROVADA em 29 de Outubro de 2019.

Profa. Dra. HELENA LIBARDI UFLA

Profa. Dra. IRAZIET DA CUNHA CHARRET UFLA Profa. Dra. JOSEFINA APARECIDA DE SOUZA UFLA Prof. Dr. ARTUR JUSTINIANO ROBERTO JUNIOR UNIFAL

Profa. Dra. Helena Libardi Orientadora

Prof. Dr. Antonio Marcelo M. Maciel Co-Orientador

LAVRAS – MG 2019

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À Deus por ter me dado saúde e força pr superar as dificuldades durante todo o percurso. À Universidade Federal de Lavras pela oportunidade de fazer o curso e estabelecer rela-ções que acrescentaram a minha formação como pessoa e profissional.

À minha orientadora Helena Libardi, agradeço por essa parceria e amizade que me fez alçar voos gigantescos e a ser uma pessoa que olha o mundo de forma diferente, espero que isso perdure por muito mais tempo. Sou imensamente grata por todos os momentos de ensinamento e companheirismo que passamos ao longo desses anos.

À minha família que apesar de todos os problemas sempre torceram por mim.

À família Nunes que me acolheu todos esses anos, o meu agradecimento incondicional a cada um de vocês. Holegma, Clairton e Gabi esse momento é meu e de vocês também.

À professora Eliane, carinhosamente "Tia Lili", agradeço pela parceria e por acreditar no meu trabalho.

Aos estudantes, sem vocês este trabalho não seria possível.

Aos docentes das disciplinas, agradeço pelo conhecimento e pelos exemplos (bons e ruins) que me deram suporte para chegar a este momento. Em especial, ao professor, meu coorientador, Antonio Marcelo por todos os momentos de aprendizado e amizade ao longo desses anos.

Muito Obrigada por tudo, pela paciência, pela amizade e pelos ensinamentos que levarei para sempre.

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assim criamos pensadores, cientistas e artistas que expressarão em seus trabalhos aquilo que aprenderam com seus mestres." (Albert Einstein)

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tada na perspectiva do processo de alfabetização científica pode propiciar o desenvolvimento de habilidades, atitudes críticas, reflexivas e ativas em estudantes do ensino médio frente a cons-trução do conhecimento. Para isso, foram utilizadas várias estratégias e abordagens que con-tribuíram para o processo de ensino e aprendizagem dos estudantes. Fundamentadas à luz do processo de alfabetização científica e da teoria histórico-cultural, desenvolveu-se uma unidade didática que teve como eixo estruturante o Sol, fonte de luz e energia. Nesse cenário, abordou-se como área temática, a astrofísica estelar, visto que o foco principal estava em identificar as principais características de uma estrela. Explorou-se temas como a radiação eletromagné-tica e suas caracteríseletromagné-ticas principais e sua relação com a astrofísica de forma articulada, com o currículo do segundo ano do ensino médio. A utilização desse elemento, além de possibilitar o trabalho de um tema interdisciplinar, propiciou a valorização e o uso dos conhecimentos prévios dos estudantes. As escolhas das ações pedagógicas em torno da construção e desenvolvimento da unidade, propiciaram a construção do conhecimento de maneira coletiva pelos estudantes. Além de proporcionarem o uso e desenvolvimento de habilidades fundamentais para o processo de ensino e aprendizagem, como por exemplo, as habilidades de explicação e justificativa, per-cebidas através da análise da produção escrita pelos estudantes durante as seis aulas da unidade didática. Identificamos como elementos favoráveis ao processo de ensino e aprendizagem, a interdisciplinaridade, a inserção de novos campos de estudo e a renovação das práticas peda-gógicas nas aulas de física do ensino regular. Nesse contexto, o desafio do professor frente ao processo de ensino e aprendizagem é ampliado, visto que ele é agente de mediação imediato entre o estudante e o conhecimento.

Palavras-chave: Unidade Didática, Sol, Alfabetização Científica, Teoria Histórico-Cultural,Ensino de Física.

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The study aimed to investigate whether the development of a didactic unit based on the perspec-tive of the process of scientific literacy can provide the development of skills, critical, reflecperspec-tive and active attitudes in high school students facing the construction of knowledge. For this, va-rious strategies and approaches were used that contributed to the teaching and learning process of the students. Grounded in the light of the process of scientific literacy and historical-cultural theory, a didactic unit developed that had as its structuring axis the Sun, source of light and energy. In this scenario, it was approached as the thematic area, stellar astrophysics, since the main focus was on identifying the main characteristics of a star. Topics such as electromagnetic radiation and its main characteristics and its relationship with astrophysics in articulated form, with the curriculum of the second year of high school were explored. The use of this element, in addition to enabling the work of an interdisciplinary theme, provided the valorization and use of students’ previous knowledge. The choices of pedagogical actions around the construction and development of the unit, provided the construction of knowledge collectively by students. In addition to providing the use and development of fundamental skills for the teaching and learning process, such as explanatory and justification skills, perceived through the analysis of the written production by students during the six classes of the didactic unit. We identified as favorable elements to the teaching and learning process, interdisciplinary, the insertion of new fields of study and the renewal of pedagogical practices in the physics classes of regular educa-tion. In this context, the teacher’s challenge to the teaching and learning process is increased, since he is an agent of immediate mediation between the student and knowledge.

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Figura 4.1 – Exemplo de identificação realizada na fase 2 . . . 51

Figura 5.1 – Identificando as características do Sol - produção do estudante E40 . . . . 57

Figura 5.4 – Lista das características elencadas pelo grupo G5 . . . 95

Figura 5.5 – Relações estabelecidas pelo grupo G5 . . . 96

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Quadro 2.1 – Síntese das ideias centrais encontradas na análise do recorte da produção acadêmica nacional para justificativa do ensino de astronomia em Langhi e

Nardi (2014) . . . 19

Quadro 2.2 – Indicadores da alfabetização científica, propostos por Sasseron e Carvalho (2008) . . . 27

Quadro 3.1 – Descrição geral da Aula 01 . . . 42

Quadro 5.1 – Classificação das características elencadas pelos estudantes . . . 56

Quadro 5.2 – Características mais importantes do Sol, na visão dos estudantes. . . 59

Quadro 5.3 – Problema investigado pelos estudantes . . . 66

Quadro 5.4 – Hipóteses relacionadas com a intensidade: transcrição das justificativas dos grupos . . . 67

Quadro 5.5 – Hipóteses relacionadas com a mudança de cor: transcrição das justificati-vas dos grupos . . . 67

Quadro 5.6 – Hipóteses relacionadas com a intensidade da luz emitida e com a mudança de cor da estrela . . . 68

Quadro 5.7 – Hipótese evidenciada pelo grupo G8 . . . 68

Quadro 5.8 – Relação entre grupos e as cores das latinhas para o experimento . . . 72

Quadro 5.9 – Relação entre as cores das latinhas e a temperatura máxima obtida para cada grupo . . . 74

Quadro 5.10 – Transcrição da síntese do estudante E10 para os conceitos estudados nas aulas 03 e 04 . . . 77

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Quadro 5.15 – Explicação dos estudantes para o conceito de radiação eletromagnética . . 85

Quadro 5.16 – Explicação dos estudantes para o conceito de propagação de calor por radiação. . . 86

Quadro 5.17 – Explicação dos estudantes para o conceito de espectro eletromagnético . . 87

Quadro 5.18 – Síntese apresentada pelos estudantes para relacionar os conceitos estudados 87

Quadro 5.19 – Tipos de estrelas analisados pelos estudantes na atividade em grupos . . . 90

Quadro 5.20 – Informações elencadas pelos grupos sobre as estrelas após a discussão da atividade . . . 91

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1 INTRODUÇÃO . . . 12

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA . . . 18

2.1 O ensino de astrofísica como articulador para o ensino de física . . . 18

2.2 O Processo de Alfabetização Científica . . . 23

2.2.1 Os eixos estruturantes e as habilidades para o desenvolvimento do pro-cesso de alfabetização científica . . . 24

2.2.2 Indicadores de Alfabetização Científica . . . 26

2.2.3 A alfabetização científica e o ensino de ciências . . . 28

2.3 A teoria histórico-cultural no processo de ensino e aprendizagem . . . 29

2.3.1 Os fundamentos da teoria histórico-cultural na visão Vygotskiana . . . 30

2.3.2 O ensino de física na perspectiva da teoria histórico-cultural e do processo de alfabetização científica . . . 32

3 METODOLOGIA DE ENSINO . . . 34

3.1 O produto educacional . . . 34

3.2 Unidade Didática . . . 35

3.2.1 A dinâmica de aula: ações desenvolvidas no processo de ensino e aprendi-zagem. . . 36

3.2.1.1 Questões orientadoras . . . 37

3.2.1.2 Problema Aberto . . . 38

3.2.1.3 Atividade Experimental. . . 39

3.2.1.4 Atividades de discussão, produções textuais, individuais e em grupos . . . 40

3.2.1.5 Aulas expositivas e dialogadas . . . 40

3.2.2 Organização da unidade didática . . . 41

4 METODOLOGIA DE PESQUISA . . . 49

4.1 Natureza da pesquisa . . . 49

4.2 Contexto e Sujeitos da Pesquisa . . . 49

4.3 Desenvolvimento das atividades em sala de aula: coletando e preparando os dados da pesquisa . . . 50

4.3.1 Instrumentos de coletas de dados . . . 50

4.3.2 Organizando e preparando os dados para a análise . . . 50

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4.4 Procedimento de análise de dados coletados . . . 52

4.4.1 Processo de análise das produções desenvolvidas individualmente . . . 52

4.4.1.1 Atividades da aula 01 . . . 52

4.4.1.2 Atividades da aula 04. . . 53

4.4.1.3 Atividades da aula 05 . . . 53

4.4.2 Processo de análise das produções desenvolvidas em grupos . . . 54

4.4.2.1 Atividade da aula 02 . . . 54

5 DESCRIÇÃO E ANÁLISE . . . 56

5.1 Descrição e análise da Aula 01 . . . 56

5.1.1 Análise do questionário . . . 60

5.1.1.1 Questão 1 . . . 60

5.1.1.2 Questão 2 . . . 61

5.1.1.3 Questão 3 . . . 62

5.1.2 Questão 4 . . . 63

5.1.3 Considerações sobre a aula . . . 64

5.2 Descrição e análise da aula 02 . . . 65

5.5.1 Análise da questão 1 . . . 82

5.5.1.1 Análise do conceito de Calor . . . 83

5.5.1.2 Análise do conceito de Temperatura . . . 84

5.5.1.3 Análise do conceito de radiação eletromagnética . . . 85

5.5.1.4 Análise do conceito de propagação de calor por radiação . . . 85

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5.5.3 Considerações sobre aula . . . 88

5.7 Descrição geral da Aula 07 - atividade de finalização: o Sol, a nossa estrela. 93

6 CONSIDERAÇÕES FINAIS . . . 98

7 REFERÊNCIAS . . . 106

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O ser humano sempre buscou entender o mundo que o cerca. Essa busca auxiliou nos avanços em todos os setores da sociedade. O sistema educacional é um deles. Os avanços no sistema educacional tem como elemento fundamental a discussão sobre o ato de ensinar e aprender como um processo modificador dentro do âmbito escolar. O professor por muito tempo configurou-se como o centro do conhecimento, o detentor do saber. Nessa conjuntura, o estudante era dependente e passivo dentro do processo, somente recebia a informação que lhe era dada para posteriormente realizar uma prova para comprovar o seu conhecimento.

O contexto mudou e o estudante passou a ser o centro do processo de ensino. A partir desse momento, ele é visto com um sujeito capaz de construir o seu conhecimento. O professor, nessa situação, tem o papel de mediador. Atualmente, esses dois indivíduos desempenham os papéis de co-autores no processo. A relação entre eles é um dos elementos fundamentais para que este processo ocorra de forma satisfatória. Este fato está relacionado com as demandas e os objetivos que propomos alcançar como indivíduos e sociedade. Atualmente, essas mudanças estão presentes e não sabemos qual será a dimensão dos impactos para o ensino, mas devemos ter uma ação consciente frente aos nossos atos mediante a realidade que estamos inseridos. Entretanto, o que se caracteriza como satisfatório quando falamos de ensinar e aprender? Talvez esse seja um dos maiores dilemas da atualidade.

O ensino de ciências na educação básica é motivo de preocupação para os professores, devido ao baixo interesse e rendimento dos estudantes nesta área do saber. Acreditamos que a maioria dos elementos que contribuem para esse cenário estão relacionadas com as abordagens e estratégias de ensino utilizados em sala de aula, a escolha do conteúdo a ser ministrado, bem como a própria visão de ciências dos indivíduos envolvidos no processo.

As áreas que compõem o ensino de ciências são consideradas fundamentais para o de-senvolvimento científico e tecnológico, além de terem um papel fundamental na formação do indivíduo para torná-lo um cidadão consciente, reflexivo, que participa de forma ativa na so-ciedade em que está inserido. Nesse cenário, o ensino de física visa cada vez mais superar os modelos convencionais de ensino, buscando ações que possibilitem a melhora do processo de ensino e aprendizagem.

Inserir novos campos de estudo e renovar a maneira com que os conteúdos são en-sinados nas aulas de física do ensino regular, são possibilidades que podem ser exploradas. Simples ações podem fazer toda diferença quando abordamos um conteúdo, como articulá-lo

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com assuntos do cotidiano, por exemplo. Nesse contexto, surgem questões importantes a serem consideradas: que conteúdos abordar? Como abordar? Eles são fundamentais para a formação do indivíduo? Existe uma relação entre esse conteúdo e o cotidiano do estudante?

Uma discussão frequente nos âmbitos educacionais está ancorada à última questão apre-sentada acima. Ela refere-se a aproximação dos conteúdos à realidade dos estudantes. Conso-ante a esse fato, o PCN+ aponta que

Para que todo o processo de conhecimento possa fazer sentido para os jovens, é imprescindível que ele seja instaurado através de um diálogo constante, entre o conhecimento, os alunos e os professores. E isso somente será possível se estiverem sendo considerados objetos, coisas e fenômenos que façam parte do universo vivencial do aluno, seja próximo, como carros, lâmpadas ou televiso-res, seja parte de seu imaginário, como viagens espaciais, naves, estrelas ou o Universo. Assim, devem ser contempladas sempre estratégias que contribuam para esse diálogo (BRASIL, 2002, p.36).

Este fato nos chama a atenção, pois a partir do momento em que precisamos fazer essa pergunta, em relação aos conteúdos de física, torna-se evidente que não estabelecemos a relação entre esta ciência e o mundo a nossa volta. A física, como ciência, estuda, descreve, estabelece causas e consequências para os fenômenos da natureza, ou seja, ela é uma das ciência que estuda o mundo a nossa volta, desde as partículas elementares ao movimento dos astros no céu. Esta falta de relação configura-se um problema grave que surge de forma evidente quando o estudante não consegue levar o conhecimento adquirido na escola para a sua realidade ou o de sua realidade para a escola, pois ele não percebe a existência dessa relação.

O conteúdo ensinado na escola é um saber transposto do conhecimento científico que, na maioria das vezes, pode ser tão simplificado que perde sua essência e talvez seja um fator que prejudique o processo de ensino e aprendizagem. Sabemos que é necessário fazer os ajustes entre os saberes, pois o saber escolar é diferente do saber científico, que é diferente do saber que o estudante traz do seu cotidiano. A maior diferença está na forma de apresentar o conceito, pois o contexto muda, mas não a sua essência. No entanto, eles estão relacionados. Desta forma, ao ensinar um conteúdo, precisamos considerar esse elemento para que essa “aproximação” se torne algo natural dentro do processo de ensino e aprendizagem.

Para a escolha de um conteúdo a ser ensinado, além de considerar os saberes envolvidos (científicos, prévios e escolar), devemos nos atentar a outros dois fatores: contextualização e a interdisciplinaridade. Eles estão intrinsecamente relacionados com a forma de abordagem de um conteúdo. Acreditamos que estes fatores possam trazer contribuições para o processo de ensino e aprendizagem. Além disso, os recursos didáticos e as estratégias de ensino também

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apresentam um papel importante para o desenvolvimento do processo de ensino e aprendiza-gem, pois nos auxiliam na realização dos objetivos educacionais que buscamos para nossos estudantes. Portanto, para responder às questões anteriores, devemos considerar todos esses fatores e suas implicações no processo de ensino e aprendizagem.

Para englobar os elementos citados acima, uma área do conhecimento que pode cumprir muito bem esse papel, o de articulador entre as áreas, é a astronomia e áreas afins, como a astrofísica e a cosmologia. Os fenômenos astronômicos instigam a curiosidade humana desde os tempos mais remotos. Astros como o Sol e a Lua tiveram papéis fundamentais na história da humanidade, desde a formação e funcionamento de sociedades ao desenvolvimento da própria ciência. O Sol destaca-se por ser uma estrela, a nossa estrela, e como tal, emite luz e energia que são fundamentais para a vida na Terra.

Conhecer o Sol e suas implicações é de suma importância para a formação de qualquer indivíduo. Desta maneira, escolhemos o Sol como eixo estruturador da nossa proposta devido às possibilidades que seu estudo pode trazer para a aproximação dos saberes envolvidos na produção do conhecimento. Este tema possibilita também a utilização de várias estratégias dinâmicas, que proporcionam a participação ativa do estudantes durante o processo. Nesse contexto, propomos abordar o Sol como fonte de luz e energia de forma contextualizada e interdisciplinar.

A astrofísica é uma das áreas que estuda as estrelas, suas características e propriedades. Para entender esses elementos, são utilizados conceitos de várias áreas dentro da física e da química, por exemplo, possibilitando explorar o caráter interdisciplinar presente nesta área do saber. Sendo assim, o intuito dessa abordagem é possibilitar a articulação entre a astrofísica e a física, através do estudo do Sol, de forma articulada com o currículo regular proposto pelos PCN’s. Esta abordagem se configura como um desafio, pois espera-se que ela possibilite aos estudantes e professores ampliarem sua visão sobre o ensino de física. Essa escolha pode abrir um leque de possibilidades para potencializar o processo de ensino e aprendizagem nas aulas de física.

As notícias sobre pesquisas e descobertas envolvendo a astronomia e áreas afins como a astrofísica e a cosmologia tem o potencial de despertar a curiosidade das pessoas sobre a ciência. Um exemplo disso foi a detecção das ondas gravitacionais, amplamente divulgada pela mídia e que gerou grandes discussões nos âmbitos educacionais. A curiosidade é um elemento fundamental para a ciência, pois gera dúvidas e indagações sobre algo, propiciando a busca pelo

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conhecimento. Isso foi fundamental para o desenvolvimento da humanidade, desde aspectos sociais, culturais, científicos, tecnológicos.

Na busca pelo conhecimento, o ser humano aprendeu a argumentar, debater e construir suas ideias a partir da realidade em que estava inserido, construindo sua visão de mundo. Essa realidade proporciona a interação entre os sujeitos para construção de algo, promovendo mu-danças naquela realidade. As interações podem produzir sujeitos conscientes, que atuam de forma reflexiva e crítica no seu entorno

Surge nos argumentos anteriores a noção de que o conhecimento é uma construção hu-mana, assim como a física e, consequentemente, a própria ciência. Esse não é um argumento novo, está no cerne da discussão sobre a natureza da ciência. Segundo Moura (2014), a inser-ção dessa discussão no ensino de ciências tem crescido no últimos anos. O trabalho de Martins (2015), por exemplo, apresenta uma proposta para trabalhar a natureza da ciência no ensino de ciências em geral. Utilizar essas discussões como uma forma de auxiliar o processo de ensino e aprendizagem não é fácil, porém, é fundamental para nossos propósitos que visam promover e proporcionar subsídios para a evolução das ideias dos estudantes. Referimos a evolução nesse momento, pois, como dito anteriormente, o estudante tem um saber e este deve ser considerado. Contudo, não podemos nos restringir a esse, temos que criar as possibilidades da busca pelos outros saberes. Sendo assim, ensinar não se caracteriza por substituir ou introduzir um conceito. Não utilizamos o termo “processo” por mera formalidade. É um processo de construção, re-construção e ampliação constante que não se restringe a aprendizagem de um conceito somente, vai além disso.

No contexto exposto acima, o processo de ensino e aprendizagem visa criar possibili-dades para que o estudante desenvolva e evolua seu conhecimento sobre a física, bem como o desenvolvimento de sua formação geral. Sendo assim, precisamos considerar as argumentações anteriores, pensando no processo como um todo, o que envolve novamente as discussões em torno das ações pedagógicas (escolha do conteúdo, forma de abordagem, estratégias e recursos de ensino) e de outros elementos que podem potencializar o processo de ensino e aprendizagem, o que torna seu estudo significativo e pertinente às mudanças dos currículos do ensino médio e das licenciaturas voltadas ao estudo científico.

Apesar dessa crescente mudança no processo para o ensino de física, nos deparamos com a seguinte problemática: Como atender as exigências do ensino de Física na educação bá-sica, contemplando a apropriação dos conteúdos programáticos específicos, tanto os conceituais

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quanto os procedimentais, a significação desses conteúdos, a identificação da ciência para o de-senvolvimento da humanidade e a formação de estudantes reflexivos e críticos, alfabetizados cientificamente, tudo isso dentro de uma carga horária de aulas limitada?

Sendo assim, para identificar os elementos necessários para compreender essa proble-mática, propomos a investigação de uma nova abordagem curricular para o ensino de física. Com base na utilização de um tema intrinsecamente interdisciplinar, que é o estudo do Sol, tem-se como possibilidade a inserção de vários conteúdos, utilizando uma abordagem diferen-ciada, de forma articulada aos conteúdos pré existentes no currículo regular do segundo ano do ensino médio. Para atender essa demanda, que requer uma reestruturação no planejamento das aulas de física, utilizaremos como estrutura organizadora a unidade didática. Deste modo, o in-tuito do trabalho está relacionado em investigar se o desenvolvimento de uma unidade didática pode fornecer subsídios para o aprimorar o desenvolvimento de estudantes do ensino médio no ensino de física.

Para a construção e desenvolvimento de uma unidade didática que alcance os objetivos propostos, temos que analisar as potencialidades de alguns elementos que são fundamentais para esta proposta. O primeiro ponto está relacionado a escolha do tema, nesse caso, o estudo do Sol como fonte de luz e energia. Faz-se necessário analisar o potencial do tema para a promoção da alfabetização científica, bem como, investigar se o tema apresenta um fator motivacional, que está relacionado ao interesse em relação ao estudo do conteúdo, se ele auxilia na produção de debates e atitudes colaborativas por parte dos estudantes, por exemplo.

A proposta de unidade didática possibilita a diversificação das estratégias e recursos didáticos a serem utilizados nas aulas. Para o desenvolvimento do processo de alfabetização científica, tanto o professor quanto o estudante são indivíduos dinâmicos no processo, que agem de forma crítica e reflexiva frente às situações às quais será exposto. Deste modo, investigar os recursos e estratégias que possibilitem essas ações, é fundamental para alcançar esse objetivo.

Acreditamos que a utilização da unidade didática como estrutura organizacional permite uma melhor sistematização dos conteúdos. Esse fator tem uma relação direta com o tempo de aula. Sabemos que a carga horária para o ensino de física é muito pequena para a quantidade de conteúdo que deve ser ensinada para cumprir às exigências mínimas dos PCN’s, logo, inserir novos tópicos pode comprometer essa demanda. Sendo assim, a proposta de trabalho tem a intenção de articular os conteúdos existentes no currículo e apresentar de uma forma introdu-tória vários conceitos trabalhados no ensino básico, a partir de uma abordagem diferente, sem

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prejudicar o planejamento exigido para essa etapa de estudo. Desta maneira, cabe identificar a viabilidade da construção de uma unidade didática introdutória para o ensino de física do segundo ano do ensino médio, além de indicar implicações da mesma, no planejamento anual dessa etapa escolar.

Nesse cenário, propomos investigar o seguinte problema: De que forma uma unidade didática embasada em ações pedagógicas fundamentadas à luz da Teoria Histórico-Cultural e do processo de desenvolvimento da alfabetização científica pode contribuir para a promoção do pensamento científico, crítico e reflexivo de forma a possibilitar o desenvolvimento do estudante no processo de ensino e aprendizagem?

Neste contexto, temos como objetivo geral do trabalho: investigar se o desenvolvi-mento de uma unidade didática fundamentada na perspectiva do processo de alfabetiza-ção científica pode propiciar o desenvolvimento de habilidades, atitudes críticas, reflexivas e ativas em estudantes do ensino médio frente a construção do conhecimento.

Para se alcançar o objetivo geral, foram traçados alguns objetivos específicos que norte-arão o desenvolvimento das atividades, os quais são:

• Analisar o potencial da inserção do tema: O Sol, fonte de luz e energia, no contexto do ensino de física e do processo de ensino e aprendizagem.

• Analisar as vantagens e desvantagens das ações pedagógicas envolvidas no processo de desenvolvimento da unidade didática para o desenvolvimento de atitudes colaborativas, críticas e reflexivas por parte dos estudantes.

• Identificar de que forma essas ações auxiliam na construção e apropriação do conheci-mento científico.

Os capítulos que se seguem irão discutir a fundamentação teórica, as metodologias de ensino e pesquisa escolhidas para o desenvolvimento do trabalho. Na sequência segue a descri-ção e as análises das aulas e das atividades desenvolvidas. Em seguida, as considerações finais estabelecem as relações entre o embasamento teórico, os resultados e os objetivos propostos para o trabalho.

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2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Neste capítulo aborda-se o aporte teórico que fundamenta este trabalho. Na seção 2.1, são apresentados os desdobramentos do ensino de astronomia e uma breve revisão bibliográfica que culmina na relação do ensino de física e a astrofísica estelar, fundamentais para a escolha do eixo estruturante do produto educacional. Na seção 2.2, é discutido o processo de desenvolvi-mento da alfabetização científica e suas contribuições para a estruturação e o desenvolvidesenvolvi-mento das atividades no ensino de ciências e no processo de ensino e aprendizagem. Na seção 2.3, são evidenciadas as particularidades da teoria histórico-cultural, na perspectiva de Vygotsky, e sua contribuição para o processo de ensino e aprendizagem.

2.1 O ensino de astrofísica como articulador para o ensino de física

O ser humano é movido pela dúvida e pela curiosidade em relação aos fenômenos que o cercam. Isso possibilitou o desenvolvimento da ciência e das sociedades. A busca pela com-preensão do universo, das estrelas e dos astros viabilizou o surgimento de várias culturas ao redor do globo, com perspectivas e visões de mundo diferenciadas. Essa pluralidade de ideias faz da astronomia uma das áreas mais fascinantes e produtivas de estudo. No estudo dos temas relacionados com a astronomia e áreas afins, utilizam-se conhecimentos de física, matemática, química, geologia e até biologia, e, sendo assim, configura-se uma área multidisciplinar, além de despertar e chamar a atenção de muitos indivíduos. No contexto exposto, a astronomia pode servir como tema articulador para o ensino de física, possibilitando a interdisciplinaridade e a contextualização. Consoante a este argumento, Dias e Rita (2008) evidenciam que

Devido ao seu elevado caráter interdisciplinar e à possibilidade de diversas in-terfaces com outras disciplinas (Física, Química, Biologia, História, Geografia, Educação Artística,...), os conteúdos de Astronomia podem proporcionar aos alunos uma visão menos fragmentada do conhecimento, pensando mais adi-ante, esta disciplina ainda poderia atuar como integradora de conhecimentos (DIAS; RITA, 2008, p.56).

O ensino de astronomia na educação básica tem sido objeto de diversas pesquisas na área de ensino de ciências. Em buscas realizadas em periódicos e revistas de ensino de física e de ciências, o tópico ensino de astronomia é recorrente. Nesse cenário, o trabalho de Langhi e Nardi (2014) corrobora esta conjuntura. Os autores apresentam uma análise qualitativa de uma amostra de artigos publicados em revistas científicas brasileiras da área de Ensino, no período entre 1971 e 2013, os quais expressam discursos dos pesquisadores em relação ao ensino de

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astronomia. Outros autores também fizeram revisões na literatura sobre este assunto, como Marrone Júnior e Trevisan (2009) e Soler e Leite (2012). Segundo as análises dos autores, é “crescente o número de pesquisas na área, entretanto, o ensino na educação básica ainda é escasso constituindo-se basicamente de episódios isolados e esforços pontuais” (LANGHI; NARDI, 2014; p.43).

As pesquisas demonstram a importância da inserção da astronomia no ensino formal. Nesse sentido, Langhi e Nardi (2014) expõem uma série de justificativas para o ensino do tema na visão de pesquisadores, advindas da análise dos trabalhos na área. A síntese das justificativas se encontra no Quadro2.1.

Quadro 2.1 – Síntese das ideias centrais encontradas na análise do recorte da produção acadêmica naci-onal para justificativa do ensino de astronomia em Langhi e Nardi (2014)

Tópicos Síntese da Justificativa

1

A educação em astronomia contribui para História e Fi-losofia da Ciência (HFC) e Ciência, Tecnologia e Socie-dade (CTS) no ensino.

2 A educação em astronomia favorece a elaboração de ati-vidades experimentais e a prática observacional do céu. 3 Astronomia é um elemento motivador.

4 A astronomia é altamente interdisciplinar.

5

A educação e a popularização da astronomia podem con-tribuir para o desenvolvimento da alfabetização científica, da desmistificação e do trabalho envolvendo concepções alternativas e erros nos livros didáticos.

6

O ensino da astronomia é promovido pelos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN), emergindo a necessidade de reverter o atual quadro formativo deficiente de profes-sores.

7 Há o potencial da interação com a comunidade profissio-nal de astrônomos e espaços não formais de ensino. Fonte: Langhi e Nardi, 2014, adaptado pelo autor

As pesquisas apontam que o ensino de astronomia tem os requisitos básicos para po-tencializar o processo de ensino e aprendizagem, visto que facilita o surgimento de variáveis fundamentais para que ele ocorra, como, por exemplo, o elemento motivacional. Este elemento é citado no Quadro 2.1, tópico 3, como uma das justificativas para ensinar astronomia. De acordo com os autores, aprender astronomia tem

levado o habitante pensante do planeta Terra a reestruturações mentais que su-peram o intelectualismo e o conhecimento por ele mesmo, pois a compreensão

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das dimensões do universo em que vivemos proporciona o desenvolvimento de aspectos exclusivos da mente humana, tais como fascínio, admiração, curiosi-dade, contemplação, motivação (LANGHI; NARDI, p. 50, 2014).

A astronomia, como elemento motivador, configura-se como um subsídio que pode auxi-liar a aumentar o interesse dos estudantes durante o processo de ensino e aprendizagem. Assim sendo, ela pode trazer contribuições que favoreçam uma mudança nas relações e nos compor-tamentos dos indivíduos envolvidos no processo de ensinar e aprender, ou seja, professores e estudantes.

A discussão sobre o ensino de astronomia é pertinente neste trabalho devido à escolha do eixo estruturante e da área de conhecimento explorada no desenvolvimento do produto edu-cacional. O enfoque dado ao produto tem como eixo o Sol, fonte de luz e energia, de modo a explorar temas como a radiação eletromagnética e suas características principais e sua relação com a astrofísica. Abordou-se no produto a astrofísica estelar, visto que o foco principal estava em identificar as principais características de uma estrela.

Para compreender como esse assunto vem sendo trabalhado, realizou-se uma breve pes-quisa em revistas das áreas de ensino de física e ensino de ciências, como Revista Brasileira de Ensino de Física (RBEF), Caderno Brasileiro de Ensino de Física (CBEF), Ciência Educação (CeE), Ensaio. Pesquisa em Educação em Ciências (EPEC), Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências (RBPEC), Investigações em Ensino de Ciências (IENCI) e Alexandria: Revista de Educação em Ciência e Tecnologia, que são as mais utilizadas por professores for-madores para a realização de pesquisas, segundo Leal (2017). Este autor, em sua dissertação de mestrado, aponta essas publicações como resultado de uma breve pesquisa com professores universitários que atuam em cursos de licenciatura em física. Além disso, essas revistas são classificadas, pela Capes, como A1 e A2, na área de ensino. Como a pesquisa está relacio-nada com a área de astronomia, foi acrescentada a Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia (RELEA).

Para realizar a pesquisa, os descritores utilizados foram os termos “astrofísica” e “sol”, devido ao eixo estruturante do trabalho. Além disso, a busca foi realizada filtrando-se os parâ-metros em tempo (2008 a 2019) e a ocorrência dos descritores no resumo, tendo sido localizada uma quantidade razoável de trabalhos. Na busca pelo descritor referente à astrofísica, a RBEF apresentou o maior número deles. Em sua grande maioria, os artigos são teóricos com deduções matemáticas, artigos de revisão de conteúdo e históricos, e propostas de desenvolvimento em sala de aula. Poucos trabalhos foram desenvolvidos em sala de aula.

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Dentre os artigos com a proposta de revisão de conteúdo, destaca-se o de Fróes (2014), que apresenta uma introdução a diversos temas de astronomia, astrofísica e cosmologia, ressal-tando que o trabalho é voltado para o professor. Este trabalho é resultado de um levantamento sobre temas do ensino de ciências que despertam o interesse dos estudantes. Essa investigação foi resultado do projeto Relevance of Science Education, ou ROSE. Os tópicos de astronomia, astrofísica e cosmologia foram considerados os mais interessantes. O autor conclui o artigo afir-mando que o tema pode ser utilizado para estimular os estudantes a tomarem gosto pela física e pelas ciências exatas, participando mais ativamente das aulas.

O trabalho de Fróes (2014) proporciona uma discussão interessante sobre quais são os tópicos de estudos que mais despertam o interesse dos estudantes. Entretanto, acreditamos ser algo difícil de analisar, pois o estudante pode não conhecer os temas e não ter interesse por eles, devido à falta de informações. A maioria dos tópicos destas áreas é vista pelos estudantes por meio da mídia e não na escola. No entanto, o texto pode servir como um material de consulta para que o professor possa se inteirar sobre os temas e também como um ponto de partida para escolha do conteúdo, como ressalta o próprio autor.

Dos trabalhos encontrados na RBEF, dois foram desenvolvidos na prática, os de Saraiva, Muller e Veit (2015) e de Dominici et al. (2008). Saraiva, Muller e Veit (2015) apresentam um relato de uma experiência de cinco semestres consecutivos (de 2011/2 a 2013/2), em que uma disciplina de astronomia, do currículo de graduação em física (licenciatura) na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), foi ministrada na modalidade de ensino a distância (EAD). Os autores produziram um material didático para a disciplina de fundamentos de astro-nomia e astrofísica que consiste em um módulo didático composto de 28 aulas. O programa foi dividido em três áreas, sendo astronomia fundamental, física estelar, galáxias e cosmologia. O material é disponibilizado pelos autores no site da universidade e foi de suma importância para delimitar os tópicos de estudos presentes na construção da unidade didática que compõe o produto educacional idealizado para este trabalho. Além disso, auxiliou como material de estudo, pois são aulas bem didáticas e visuais. Para estudantes em formação na universidade ou para professores, este material pode ser útil como referência para estudo.

Em seu trabalho, Dominici et al. (2008) propõem discutir o ensino prático da astrono-mia para o público com deficiência visual e oferecer soluções por meio do desenvolvimento de material didático criado exclusivamente para este fim. Ao longo do trabalho, são apresenta-das as motivações e o desenvolvimento inicial de um projeto, visando oferecer às pessoas com

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deficiência visual acesso à beleza e a algumas das informações científicas que podem ser obti-das por meio da observação do céu noturno. Para isto, os autores desenvolveram um kit com material didático adaptado (mapas celestes, uma esfera celeste e constelações tridimensionais, todos com aplicações em relevo) que foi sendo avaliado por um grupo especializado, reunido pela Fundação Dorina Nowill. O kit fica em exposição no Museu do Instituto Adolfo Lutz (MusIAL) e é utilizado por indivíduos com ou sem deficiência visual. Eles ressaltam como um dos pontos positivos o impacto do uso do kit em estudantes videntes. Destaca-se o trabalho dos autores pela sua importância e diferencial no trabalho de inclusão, entretanto, o tema não é astrofísica, mas sim astronomia de posição.

Durante as buscas por trabalhos para auxiliar na confecção do produto educacional, identificou-se que muitos autores não delimitam em qual área estão trabalhando ou em qual vertente. Nesse cenário, o trabalho de Peixoto e Kleinke (2016) aponta uma alternativa para distinguir e caracterizar quais são os tópicos de astronomia e astrofísica. A cosmologia, atu-almente, é uma linha de pesquisa bem definida, por isso não entra neste contexto. Os autores apontam que “ao analisar a literatura, encontraram duas vertentes do ensino de astronomia, associadas a tempo e conteúdos distintos em suas abordagens: a astronomia introdutória e a astrofísica interdisciplinar” (PEIXOTO; KLEINKE, 2016, p.23) e que a

astronomia introdutória é caracterizada por “como ensinar melhor os fenôme-nos do sistema Sol-Terra-Lua” (DEUSTUA; STORR; FOSTER, 2010). Com o desenvolvimento científico e tecnológico da área de astronomia no início do sé-culo XXI, a astrofísica e a cosmologia ampliaram em muito seu escopo de aná-lises e modelos. Neste novo cenário, a astrofísica possui um papel de destaque, a partir das observações astronômicas em outros comprimentos de onda do es-pectro eletromagnético, para além do visível (PEIXOTO; KLEINKE, 2016, p.23).

A astronomia introdutória estaria presente na linha que conhecemos como astronomia de posição, a qual estuda o movimento do sol, os eclipses e as fases da lua, por exemplo. Estes temas são bastante trabalhados no ensino básico, principalmente no ensino fundamental, nas disciplinas de ciências e geografia. Os eclipses e as fases da lua são trabalhados em física, dentro do estudo da óptica geométrica. De acordo com os autores, os fenômenos estudados na astrofísica estariam contemplados na vertente da astrofísica interdisciplinar.

Diante disso, buscou-se pelo descritor Sol, nas revistas mencionadas anteriormente. O intuito de buscar nas revistas esse descritor era o de identificar os tópicos relacionados aos estu-dos do Sol que mais aparecem na literatura e como eles são trabalhaestu-dos. A maioria estu-dos trabalhos encontrados, tanto para o ensino de física como para o de ciências, aborda temas da astronomia

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introdutória. Constatou-se que a maioria dos trabalhos é voltada para o ensino fundamental, consistindo de propostas, textos de revisão histórica e teóricos. Essa pesquisa evidenciou que a maioria dos trabalhos não é desenvolvida em sala de aula e discute praticamente a mesma linha de tópicos relacionados ao Sol, mencionadas anteriormente.

Verificou-se que a astrofísica não é uma área muito explorada, mas apresenta potencial para ser incluída no ensino básico, pois, cada vez mais, está presente na realidade dos estudan-tes. Consoante a este fato, Peixoto e Kleinke (2016), salientam que

apesar de a estrutura formal de ensino de astronomia, hoje, no Brasil, basear-se em um modelo de astronomia observacional, os alunos e professores sofrem o impacto de informações sobre astrofísica e cosmologia, as quais se origi-nam nas mídias: jornais, revistas, televisão, internet, cinema etc. (PEIXOTO; KLEINKE, 2016, p.24).

A astrofísica é a ciência que estuda os objetos celestes (estrelas, galáxias, meio estelar) e suas características, a partir de dados obtidos por telescópios e sondas, utilizando conceitos de física e química, por exemplo. Ela procura, entre outras coisas, determinar a temperatura dos astros, sua composição química, sua estrutura física, suas fontes de energia, sua idade e evolução, etc. Isto é fundamental, visto que daremos ênfase às características luz e energia do Sol para discutir a radiação eletromagnética. Portanto, delimitou-se, como área de estudo para o produto educacional, o que os autores denominam de astrofísica interdisciplinar.

Enfim, acredita-se que o presente trabalho pode contribuir para evidenciar a existência e a possibilidade de estabelecer uma relação entre os conteúdos regulares do ensino de física e os tópicos de astrofísica e astronomia. Na sequência, apresentam-se as perspectivas adotadas e sua relação com os objetivos e a temática do trabalho, consistindo na descrição do processo de alfabetização científica e a teoria histórica-cultural.

2.2 O Processo de Alfabetização Científica

As áreas que compõem o ensino de ciências são consideradas fundamentais para o de-senvolvimento científico e tecnológico, além de terem papel fundamental na formação do indi-víduo para torná-lo um cidadão consciente, reflexivo, que participa de forma ativa na sociedade em que está inserido. O conhecimento científico influencia as mais diversas áreas e está cada vez mais imerso na sociedade e, dessa forma, o ensino de ciências não pode ficar alheio a este fato. Nesse cenário, o ensino de física visa cada vez mais superar os modelos convencionais de ensino, buscando ações que possibilitem a melhora do processo de ensino e aprendizagem.

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Nesse contexto, tem-se a possibilidade de o indivíduo ampliar sua visão de ciência e de mundo. Em decorrência dos argumentos anteriores, surge, nessa perspectiva, o termo alfabeti-zação científica. O termo é uma tradução do termo em inglês scientific literacy. A tradução para o português acabou gerando diferentes termos. Nesse cenário, recorreu-se ao trabalho de Sas-seron e Carvalho (2011), no qual as autoras apresentam uma revisão bibliográfica sobre como este conceito vem sendo discutido na literatura.

Segundo Sasseron e Carvalho (2011), na literatura nacional são encontradas as expres-sões “letramento científico”, “alfabetização científica” e “enculturação científica”. As autoras apontam que estes termos servem para designar o objetivo desse ensino de ciências que almeja a formação cidadã dos estudantes para o domínio e uso dos conhecimentos científicos e seus desdobramentos nas mais diferentes esferas de sua vida (SASSERON; CARVALHO, 2011, p. 60).

No trabalho, as autoras utilizam o termo alfabetização científica com base nas ideias de Paulo Freire. Para elas, a “alfabetização deve desenvolver em uma pessoa qualquer a capaci-dade de organizar seu pensamento de maneira lógica, além de auxiliar na construção de uma consciência mais crítica em relação ao mundo que a cerca” (SASSERON; CARVALHO, 2011, p.61). Consoante a este argumento, Sasseron (2015) aponta que pode-se

afirmar que a Alfabetização Científica, ao fim, revela-se como a capacidade construída para a análise e a avaliação de situações que permitam ou culminam com a tomada de decisões e o posicionamento e deve ser vista como contínua, por isso é um processo (SASSERON, 2015, p. 56).

Neste trabalho, utilizaram-se as ideias de Sasseron e Carvalho (2011) e a alfabetização científica ganha status de processo, visto que, acreditamos, deva ser desenvolvido ao longo de todo o ciclo escolar e além dele. O processo de desenvolvimento da alfabetização científica deve ser pensado na construção do planejamento escolar, ou seja, ele deve estar presente no processo de ensino e aprendizagem. Dessa forma, os estudantes alfabetizados cientificamente conseguem ir além das habilidades básicas, tendo a possibilidade de uma formação mais completa.

2.2.1 Os eixos estruturantes e as habilidades para o desenvolvimento do processo de al-fabetização científica

No trabalho de Sasseron e Carvalho (2008, 2011), são apresentados três eixos estrutu-rantes para a alfabetização científica, que são

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(b) a compreensão da natureza da ciência e dos fatores que influenciam sua prática; (c) o entendimento das relações entre ciência, tecnologia, sociedade e ambiente (SAS-SERON; CARVALHO, 2008, p.335).

Segundo as autoras, estes eixos servem de apoio na idealização, no planejamento e na análise de propostas de ensino que almejam a alfabetização científica. Estes eixos foram agru-pados a partir da revisão na literatura realizada por elas. O primeiro eixo refere-se

à compreensão básica de termos, conhecimentos e conceitos científicos fun-damentais e concerne na possibilidade de trabalhar com os estudantes a cons-trução de conhecimentos científicos necessários para que seja possível a eles aplicá-los em situações diversas e de modo apropriado em seu dia-a-dia. Sua importância reside ainda na necessidade exigida em nossa sociedade de se compreender conceitos-chave como forma de poder entender até mesmo pe-quenas informações e situações do dia-a-dia (SASSERON; CARVALHO, 2011, p. 75).

Nesse cenário, o primeiro eixo tem relação direta com os conteúdos a serem ensinados e eles devem ser apresentados de forma a permitir a construção do conhecimento científico que permeia aquele conteúdo. A utilização deste eixo possibilita que os estudantes compreendam a construção dos conhecimentos científicos, pois ele facilita o entendimento das informações presentes no dia a dia. Em relação ao segundo eixo, as autoras evidenciam que

a idéia de ciência como um corpo de conhecimentos em constantes transfor-mações por meio de processo de aquisição e análise de dados, síntese e deco-dificação de resultados que originam os saberes. Além disso, deve trazer con-tribuições para o comportamento assumido por alunos e professor sempre que defrontados com informações e conjunto de novas circunstâncias que exigem reflexões e análises considerando-se o contexto antes de tomar uma decisão (SASSERON; CARVALHO, 2011, p. 75).

A maioria dos estudantes e da sociedade, em geral, não relaciona a ciência com aquilo que é estudado na escola, o que pode estar ligado à formação inicial dos professores, aos livros didáticos, aos currículos, bem como à própria concepção de ciência dos indivíduos.

O terceiro eixo estruturante da alfabetização científica remete ao enfoque CTSA. As autoras indicam que este eixo trata-se da

identificação do entrelaçamento entre estas esferas e, portanto, da consideração de que a solução imediata para um problema em uma destas áreas pode repre-sentar, mais tarde, o aparecimento de um outro problema associado. Assim, este eixo denota a necessidade de se compreender as aplicações dos saberes construídos pelas ciências considerando as ações que podem ser desencadea-das pela utilização dos mesmos (SASSERON; CARVALHO, 2011, p. 76).

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O enfoque CTSA permite evidenciar e estabelecer as relações entre a sociedade e a co-munidade científica, pois, na maioria das vezes, não se percebe ou, talvez, não se reconheça que o desenvolvimento de uma influencie a outra. Esse eixo aponta a necessidade de estabele-cer essa relação como algo fundamental para o processo de desenvolvimento da alfabetização científica. Na concepção das autoras, “as propostas didáticas que surgirem respeitando esses três eixos devem ser capazes de promover o início da Alfabetização Científica” (SASSERON; CARVALHO, 2011, p. 76).

No entanto, ressalta-se que os eixos não devem ser seguidos como uma “receita de bolo” que obedeça a uma ordem definida de abordagens e ações, pois, afinal, como um processo que é desenvolvido com o coletivo da sala de aula, está sujeito a mudanças. Além disso, nem todos os planejamentos permitem abraçar os três eixos, mas deve-se entender que esses eixos direci-onam o processo da alfabetização científica. Especificamente no desenvolvimento da unidade didática, um dos objetivos deste trabalho, contemplaram-se o primeiro e o terceiro eixo.

Com base nos conceitos apresentados, um processo de ensino e aprendizagem que vise favorecer o desenvolvimento do processo de alfabetização científica pode promover e ampliar a visão de ciência dos estudantes, para que eles possam estabelecer as relações entre aquilo que aprendem na escola e sua realidade. Entretanto, como se pode identificar a ocorrência desse elemento no processo de ensino e aprendizagem?

2.2.2 Indicadores de Alfabetização Científica

No trabalho de Sasseron e Carvalho (2008), as autoras, além de evidenciarem os eixos estruturantes, propõem um mapeamento de “habilidades ou indícios de aprendizagem” que sur-gem quando os estudantes são colocados em situações didáticas diferenciadas para trabalhar os conceitos científicos, os quais denominaram de indicadores da alfabetização científica. Estes indicadores são originários da análise de atividades de investigação com estudantes em sala de aula, realizada pelas autoras.

Na investigação de um problema ou fenômeno, o cientista necessita lidar com os dados obtidos. Para isso, ele precisa realizar algumas etapas durante a investigação, as quais envolvem a coleta e a organização dos dados, a estruturação das variáveis encontradas e o levantamento de hipóteses, além da explicação daquilo que se observou nos dados, por exemplo. Os indicadores propostos por elas seguem essa linha de pensamento. No Quadro2.2apresenta-se a descrição desses indicadores.

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Quadro 2.2 – Indicadores da alfabetização científica, propostos por Sasseron e Carvalho (2008)

Indicadores Descrição

1 Seriação de informações

Busca-se estabelecer e ordenar as diferenças existentes entre os objetos. Pode ser ordenada em um rol, uma lista de dados ou características, por exemplo.

2 Organização de informações

Surge na preparação das informações obtidas, como, por exemplo, separar novas informações sobre o fenômeno daquelas já conhecidas na literatura.

3 Classificação de informações

Busca-se, nessa etapa, estabelecer características seme-lhantes para as informações obtidas, podendo surgir de forma hierárquica ou não.

4 Raciocínio lógico

Permite obter a estruturação e a organização das ideias para chegar a uma determinada conclusão ou resolver um problema.

5 Raciocínio

proporcional

Extrapola a demonstração da estrutura do pensamento. Refere-se à busca pela compreensão das relações entre as variáveis presentes no problema.

6 Levantamento de hipóteses

Surge a partir de uma suposição sobre o problema, ad-vinda de experiências e estudos a priori, por exemplo, podendo surgir na forma de perguntas e afirmações.

7 Teste de hipóteses

Busca-se, nessa etapa, colocar a prova as suposições le-vantadas a priori, verificando-se a validade ou não das hipóteses.

8 Justificativa

Surge quando se deseja respaldar e dar aval a uma su-posta hipótese ou afirmação que auxilia na resolução de um problema, por exemplo.

9 Previsão Quando se afirma uma ação e/ou fenômeno que sucede associado a certos acontecimentos.

10 Explicação

Surge quando se busca relacionar informações e hipóte-ses já levantadas. Está diretamente vinculada com a com-preensão que o estudante tem e a defesa de seus argumen-tos, por exemplo.

Fonte: SASSERON; CARVALHO, 2008, p. 338-339, adaptada pelo autor.

Percebe-se, ao analisar os dados do Quadro2.2, que os indicadores fazem parte de ações realizadas em sala de aula. Os indicadores 1, 2 e 3 remetem ao trabalho com informações que podem ser utilizadas pelo professor para verificar e retomar assuntos discutidos nas aulas ou para averiguar o conhecimento prévio dos estudantes sobre um tema por meio de uma lista, por exemplo.

Quando o estudante é posto a expor suas ideias, ele busca, na sua experiência, levantar hipóteses. O professor, em sua prática, pode instigar o estudante a verificar, a explicar e a

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justi-ficar suas hipóteses, de modo a possibilitar momentos de argumentação e discussões em sala de aula. Desse modo, o estudante organiza seu pensamento para encontrar a melhor resposta para o problema proposto, seja por meio da fala ou da escrita, permitindo que ele estabeleça relações entre as variáveis que surgiram durante a resolução do problema. Sendo assim, o professor pode organizar atividades que levem os estudantes a utilizarem os indicadores, auxiliando no desenvolvimento do processo da alfabetização científica.

Diante do exposto, no que remete à alfabetização científica e como identificá-la, os indicadores auxiliam a identificar indícios de que o processo está em desenvolvimento e não deve ser tomado como regra, como salienta Sasseron (2015). De acordo com a autora, eles

não devem ser tomados como um método que se espera implementar ou atingir e, portanto, não devem ser avaliados na perspectiva de ocorrência cronológica, pois representam, de modo mais específico, o envolvimento evidenciado ao longo de processos de discussão e resolução de problemas ligados às ciências e trabalhados em situações de ensino (SASSERON, 2015, p. 57).

O processo de alfabetização científica não acontece de forma rápida. Ele deve ser tra-balhado diariamente, dentro e fora da escola. No entanto, pode-se tentar identificar os indícios desse processo durante o desenvolvimento de atividades com os estudantes. O entendimento dos indicadores foi fundamental para a construção das atividades que compõem a unidade didática proposta neste trabalho. Eles foram utilizados como base para a escolha de ações que pudessem favorecer o desenvolvimento e a ampliação do processo de alfabetização científica dos estudan-tes. Por esse motivo, eles também são elementos primordiais no processo de análise, pois estão intimamente ligados aos objetivos propostos para este trabalho.

Os indicadores são elementos importantes que devem ser considerados quando se almeja trabalhar com a alfabetização científica, mas não são os únicos. A escolha da base didático-pedagógica do planejamento faz toda a diferença para o processo. A discussão sobre as es-tratégias, os recursos e a teoria de ensino que serão utilizados não deve estar dissociada da discussão das habilidades e do conhecimento a ser ensinado. Somente assim o processo tem a possibilidade de fazer sentido para o estudante e para o professor.

2.2.3 A alfabetização científica e o ensino de ciências

A alfabetização científica deveria ser algo natural dentro do ensino de ciências. Contudo, por diversos fatores, ainda há ações em sala de aula que se restringem, somente, à transmissão de informações por meio de uma lista restrita de conteúdos específicos, metodologias e recursos

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tradicionais, limitando o processo de ensino aprendizagem. Ressalta-se que não se está, aqui, definindo o que é certo ou errado. Entretanto, busca-se, cada vez mais, uma forma de pensar e desenvolver um ensino de ciências e, consequentemente, o ensino de física mais abrangente. Nesse cenário, a alfabetização científica pode contribuir para este processo. Para que ela se torne uma realidade nas aulas, é necessária uma renovação na forma de se pensar as ciências.

O foco do ensino de ciências não é mais simplesmente a explicação de um conceito, ou a utilização de uma fórmula para resolver um exercício. De acordo com Sasseron e Machado (2017), o ensino de ciências deve

ser estruturado de modo que os estudantes participem ativamente de investi-gações sobre assuntos que envolvam temas científicos, colocando em prática habilidades de pensamento próximas as habilidades próprias da metodologia de trabalhos científicos (SASSERON; MACHADO, 2017, p. 19).

Os autores ressaltam, ainda, que esta “abordagem promove a percepção de que a ciência é uma construção humana e, portanto, social e histórica” (SASSERON; MACHADO, 2017, p. 19). Além disso, um processo de ensino e aprendizagem nessa perspectiva estabelece uma relação didática própria, na qual o conhecimento é construído, reconstruído e ampliado a partir das relações estabelecidas pelos indivíduos com os instrumentos presentes no processo.

Nesse conjuntura, propõe-se, como base teórica deste estudos, a Teoria Histórico-Cultural (THC), utilizando suas contribuições para o desenvolvimento do processo de ensino e aprendi-zagem.

2.3 A teoria histórico-cultural no processo de ensino e aprendizagem

O processo de ensino e aprendizagem nos leva a pensar na educação como uma prática social. Como tal, está imersa em uma sociedade, em um tempo determinado e sujeita a várias mudanças. Discutir a educação e o processo de ensino e aprendizagem não são tarefas triviais, mas essenciais para a formação de um indivíduo e, consequentemente, da sociedade em que ele está inserido, como dito anteriormente. O processo de ensino e aprendizagem deve promover a formação geral do estudante, de modo que este haja de forma consciente, ativa, crítica e reflexiva na sociedade. Entende-se que isso deve ter início em um dos seus ambientes mais próximos, a sala de aula.

No intuito de promover o desenvolvimento do processo de alfabetização científica dos estudantes, o processo de ensino e aprendizagem deve ampliar seus objetivos, como já menci-onado anteriormente. Desse modo, as atividades propostas para o produto educacional foram

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fundamentadas na perspectiva histórico-cultural, pois compreende-se que as relações que se desenvolvem dentro do processo de ensino e aprendizagem podem auxiliar na formação do indivíduo.

2.3.1 Os fundamentos da teoria histórico-cultural na visão Vygotskiana

A teoria histórico-cultural foi proposta por Lev Semenovich Vygotsky (1896 -1934), na década de 1920, na antiga União Soviética. Também conhecida como abordagem sócio-interacionista, tem como objetivo central “caracterizar os aspectos tipicamente humanos do comportamento e elaborar hipóteses de como essas características se formaram ao longo da história humana” (VYGOTSKY, 1984, apud REGO, 1995, p. 38). Assim sendo, o desenvolvi-mento humano é resultado de ações sociais e culturais que se desenvolvem a partir das intera-ções que o indivíduo faz com o meio a que pertence. Consoante a este fato, Bock, Gonçalves e Furtado, (2002) apontam que a teoria histórico-cultural

busca uma psicologia que pudesse falar do fenômeno psicológico, como regis-tro que o homem faz da realidade e das experiências vividas, de modo a não dissociá-lo do mundo social e cultural, no qual o homem se insere e no qual encontra todas as suas possibilidades de ser e seus limites (BOCK; GONÇAL-VES; FURTADO, 2002, p.10).

Essa concepção é uma das principais premissas da teoria histórico-cultural, como evi-dencia Vygotsky da seguinte forma:

o homem é um ser social, que fora da interação com a sociedade ele nunca de-senvolverá em si aquelas qualidades, aquelas propriedades que desenvolveria como resultado do desenvolvimento sistemático de toda a humanidade. (VY-GOTSKY, 2010, p. 697).

Diante desse panorama, pode-se identificar a relação entre o desenvolvimento do indi-víduo e seu processo de aprendizagem. Para Vygotsky, existe uma relação de interdependência entre esses processos, culminando na ideia de que o desenvolvimento se dá de fora para den-tro. Segundo Vygotsky, Luria e Leontiev (2006, p. 104), “o desenvolvimento deve atingir uma determinada etapa, com a consequente maturação de determinadas funções, antes de a escola fazer a criança adquirir determinados conhecimentos e hábitos”. A teoria histórico-cultural é de grande valia para compreender esse processo complexo que é o ato de aprender e ensinar, dado que propicia um olhar mais amplo para os indivíduos, os elementos presentes no processo e como eles se relacionam.

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O enfoque no aspecto histórico-cultural, na perspectiva de Vygotsky, baseia-se em qua-tro pontos fundamentais, segundo Rosa e Rosa (2004). Segundo os autores, são eles “a medi-ação, a internalização do conhecimento, a zona de desenvolvimento proximal e a formação de conceitos” (ROSA; ROSA, 2004, p.3).

Mediação: Por mediação entende-se a etapa do desenvolvimento do pensa-mento centrada na presença de estímulos e signos, o que faz com que o homem modifique as suas atividades psíquicas.

Processo de internalização: Para Vygotsky, a interação social é que provoca a alteração e o desenvolvimento das funções psíquicas superiores. Para ele, o desenvolvimento do pensamento da criança vai do social para o individual, considerando a criança um ser social desde o momento do seu nascimento e a linguagem, uma marca histórico-cultural.

Zona de desenvolvimento proximal: Vygotsky vincula esse conceito à re-lação entre aprendizagem escolar e desenvolvimento. É esse, talvez, o fator principal da sua teoria, tendo como pressuposto básico a existência de uma diferença entre o escore obtido quando a criança desempenha uma tarefa sozi-nha, chamada de nível de desenvolvimento real e quando a desempenha com a ajuda de adultos ou, mesmo, através da cooperação de crianças mais adian-tadas, chamado nível de desenvolvimento potencial. Pode-se dizer que a zona de desenvolvimento proximal define aquelas funções que não amadureceram, que estão em processo de maturação e que amadureceram, estando presentes em estado embrionário. O nível de desenvolvimento real caracteriza o desen-volvimento mental retrospectivamente, enquanto a zona de desendesen-volvimento proximal caracteriza o desenvolvimento prospectivamente.

Formação de conceitos: A questão relativa à formação de conceitos é, para Vygotsky, uma extensão do processo de internalização, caracterizando-se pelo confronto entre o conhecimento espontâneo e o científico. Por conceito espon-tâneo entendem-se aqueles que a criança aprende no seu dia-a-dia, no contato com os objetos e suas derivações no seu próprio ambiente de convivência. Já por científico entende-se o conceito assimilado de forma sistematizada, trans-mitido intencionalmente por metodologias específicas e decorrentes do pro-cesso ensino-aprendizagem desenvolvido no ambiente escolar (ROSA; ROSA, 2004, p. 3-4).

Em vista disso, pensando no âmbito escolar e no processo de ensino e aprendizagem, destaca-se a importância dada por Vygotsky à interação social no desenvolvimento do indiví-duo. O indivíduo está em desenvolvimento mesmo antes de adentrar no ensino formal. A escola traz grandes contribuições para que ele possa, por assim dizer, “subir de nível de desenvolvi-mento à medida que aprende”. Na escola, sua relação com o conhecidesenvolvi-mento não se dá de forma direta, mas por meio de uma ação mediada. A fonte da medição pode ser um instrumento ou a ação de outro indivíduo, como um colega de turma e o professor, por exemplo. Sendo as-sim, a construção do conhecimento se dá coletivamente. No entanto, outros fatores devem ser considerados, como a “bagagem” que o estudante traz consigo.

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Nesse contexto, o professor tem um papel primordial, pois ele é o agente mediador que deve propiciar a construção do aprendizado e o uso dos conceitos espontâneos dos estudantes. Isso abre caminho para a formação dos conceitos e para o processo de internalização, culmi-nando no desenvolvimento do estudante e, consequentemente, no seu aprendizado.

Neste sentido, ressalta-se que a linguagem tem papel fundamental como principal medi-adora na formação e no desenvolvimento das funções psicológicas superiores. Na perspectiva de Vygotsky, a linguagem tem papel importante para as interações e é a partir dela que o indiví-duo cria as interações com o meio em que está inserido. Nas aulas de física, a troca de ideias, a argumentação, os debates e o diálogo começam a ganhar espaço retirando o caráter puramente abstrato dos conceitos, priorizando a aquisição de conhecimento na perspectiva cognitiva. Se-gundo Galbiatti (2014),

é através da linguagem interior e do pensamento verbal que nos tornamos ca-pazes de compreender os argumentos que nos são apresentados no ensino de Ciências e, em particular, de Física. O aprendizado social anterior ao apren-dizado de Física nos permite compreender a língua através da qual nos serão apresentados os conceitos, princípios, equações e funções dessa ciência (GAL-BIATTI, 2014, p. 21).

Como dito anteriormente, o contato com elementos típicos da ciência surge várias vezes por meio da mídia. Os filmes de super-heróis e de viagens pelo espaço são exemplos clássicos citados pelos estudantes para explicar alguns conceitos de física, principalmente conceitos ci-entíficos. Trazer para o contexto da sala de aula uma linguagem mais próxima do estudante é fundamental para o desenvolvimento das funções psicológicas superiores. A dinâmica de sala de aula deve favorecer as interações entre os indivíduos que participam do processo, entretanto, vale ressaltar que existem momentos em que o estudante deve caminhar sozinho, de modo a possibilitar o processo de internalização e a construção do seu próprio conhecimento

2.3.2 O ensino de física na perspectiva da teoria histórico-cultural e do processo de alfa-betização científica

O ensino de física que vise estabelecer relações com o processo de desenvolvimento da alfabetização científica deve estar amparado em atividades que possibilitem as discussões, os debates, as exposições de ideias e as percepções dos estudantes diante de um conceito ou fenômeno que será estudado. Consoante a este fato, Rosa e Rosa (2004) salientam que

em um ambiente onde ocorrem debates acerca do fenômeno em questão, as hipóteses vão surgindo e sendo discutidas e até eliminadas no decorrer da pró-pria aula. Tal debate é um avanço na questão das relações sociais, pois traz

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para a sala de aula a oportunidade de um confronto entre as mais diferentes opiniões à respeito do objeto de ensino (ROSA; ROSA, 2004, p.7).

No momento em que se concebe a sala de aula como um ambiente multicultural e dinâ-mico, a linguagem é fundamental para propiciar as significações e as construções conceituais, como salientam Sasseron e Machado (2017). Para a alfabetização científica, a linguagem, em todas as suas formas, tem papel decisivo para o desenvolvimento e a evolução do pensamento científico. A linguagem utilizada pelos indivíduos à nossa volta influencia diretamente a nossa forma de aprender.

A inserção de atividades argumentativas e discursivas, nas quais o estudante é posto a se expressar e confrontar suas ideias, é fundamental para a construção e a reconstrução do conhecimento. Esse ambiente, onde o diálogo entre os indivíduos se faz presente, é fundamental para o processo de ensino e aprendizagem, e para o desenvolvimento da alfabetização científica e do próprio indivíduo. O ensino de física, nessa perspectiva, é muito mais abrangente, ou seja, pretende-se trabalhar a formação geral do estudante.

O ensino de física deve ser capaz de promover e desmistificar o conhecimento cientí-fico, interligando-o com a realidade do estudante para promover a compreensão dos fenômenos presentes à sua volta. Nesse cenário, mais uma vez, destaca-se o papel primordial do professor, pois ele é o agente que pode iniciar esse processo, construindo um planejamento que possibilite ao estudante se desenvolver intelectual e socialmente.

Além disso, vale ressaltar que adotar as bases da teoria de Vygotsky no processo de for-mação do indivíduo, no âmbito escolar, requer ampliar o olhar para os parâmetros que medem a aprendizagem atualmente, já que eles não nos dão um panorama completo do desenvolvimento do indivíduo, na nossa visão. O processo de ensino e aprendizagem não é algo simples; ele en-globa vários fatores e elementos que são determinantes para o aprendizado e o desenvolvimento do indivíduo.

Entende-se que a utilização de atividades que visem à utilização dos indicadores da alfabetização científica também permeia o universo da teoria de Vygotsky e isso pode se tornar um elemento de contribuição significativa para o processo de ensino e aprendizagem.

Diante disso, apresenta-se no capítulo a seguir a metodologia de ensino utilizada no desenvolvimento do produto educacional proposto para este trabalho.